精銑刨與超薄磨耗層在橋梁養(yǎng)護(hù)中的應(yīng)用研究

廖亞雄，呂玉蓉，袁盛杰

（湖北省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司，湖北 武漢 430051）

0 引言

常規(guī)瀝青混合料加鋪層會(huì)因自重過大影響橋梁的穩(wěn)定性，相比于常規(guī)瀝青混合料面層，超薄磨耗層在降噪、耐磨等方面性能較優(yōu)，并且工期短、水霧少，不影響交通，可改善橋面結(jié)構(gòu)，因此適用于橋梁養(yǎng)護(hù)[1]。對(duì)比常規(guī)預(yù)防性養(yǎng)護(hù)技術(shù)，霧封層、微表處、OGFC罩面平均使用壽命不超過4年，而超薄磨耗層可達(dá)8年[2]。

在輪載作用下，超薄磨耗層易產(chǎn)生推移、剝落等早期損壞，橋面混凝土與超薄磨耗層的界面強(qiáng)度會(huì)影響超薄磨耗層的耐久性，而良好的層間結(jié)合方式至少可提升10%黏結(jié)強(qiáng)度[3]。為了增強(qiáng)層間結(jié)合效果，常規(guī)工藝有鑿毛、拋丸、噴砂、精銑刨等[4]。鑒于此，本文根據(jù)現(xiàn)有研究成果，依托平遙至榆社高速公路項(xiàng)目對(duì)“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”橋面養(yǎng)護(hù)處治方案進(jìn)行研究。

1 工程概況

平遙至榆社高速公路是山西省高速公路的重要組成部分，起于平遙縣侯冀村，接太長高速公路立交樞紐，全長83 km，于2012年12月建成使用。由于位于林深巖堅(jiān)的太行山腹地，穿過多處斷層破碎帶，為平榆高速的關(guān)鍵性工程。而“十三五”期間的交通量逐年上漲，重載車輛以及超重車輛不斷增加，因此橋面在使用過程中坑槽、車轍、裂縫與局部沉陷等病害日益增多，并且常規(guī)的養(yǎng)護(hù)措施不及病害的增速。因此結(jié)合寶塔山隧道平榆方向橋面于2017年、2019年采用“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”的處治方案和良好的效果，以及現(xiàn)橋面的檢測結(jié)果，為改善路面平整度，提高道路行駛安全性，決定采用“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”的處治方案。

2 處治方案

采用多功能檢測車對(duì)橋面養(yǎng)護(hù)前的平整度（IRI）、橫向力系數(shù)（SFC）、車轍（RD）、路面行駛質(zhì)量指數(shù)（RQI）、路面車轍深度指數(shù)（RDI）、路面抗滑性能指數(shù)（SRI）進(jìn)行測試，結(jié)果見表1。

表1 原橋面鋪裝技術(shù)評(píng)定

原橋面鋪裝上面層瀝青AC-13局部病害處治完成后進(jìn)行1 cm精銑刨，銑刨后清除路面雜物、灰塵、松散物和不穩(wěn)定顆粒。撒布黏層油后加鋪2.5 cm超薄瀝青磨耗層恢復(fù)橋面的抗滑性能。

相對(duì)其余未處治路段而言，處治路段其行車舒適性大幅提升。寶塔山隧道榆平方向橋面鋪裝存在類似的病害，鑒于平榆方向處治方案效果較好，本項(xiàng)目也采用同樣的方案“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”。

2.1 精銑刨

a）對(duì)原橋面鋪裝進(jìn)行調(diào)查，記錄不平整的路段在施工時(shí)作為調(diào)整的依據(jù)。

b）精銑刨設(shè)備采用W2000銑刨機(jī)，配套運(yùn)輸車、清掃車、灑水車等若干輛。

c）精銑刨參數(shù)：

（a）銑刨刀頭間距為10 mm，配備不少于700個(gè)刀頭；

（b）銑刨速度控制在5～7 m/min；

（c）銑刨深度控制在5～10 mm。

d）施工流程為 準(zhǔn)備工作、銑刨、路面沖洗、銑刨料運(yùn)出、清掃路面。

2.2 超薄磨耗層

2.2.1 施工設(shè)備

超薄磨耗層采用專用的NovaPaver攤鋪機(jī)進(jìn)行施工，須配備NovaBond乳化瀝青儲(chǔ)罐、噴灑與計(jì)量系統(tǒng)、可調(diào)節(jié)伸縮寬度且?guī)д駝?dòng)的熨平板等必要裝置。使用中不與乳化瀝青接觸，以達(dá)到最優(yōu)的效果。

2.2.2 攤鋪

a）超薄磨耗層改性瀝青在60℃～80℃時(shí)進(jìn)行攤鋪，瀝青用量須準(zhǔn)確計(jì)量。

b）超薄磨耗層瀝青噴灑量宜控制在1 kg/m2，并根據(jù)現(xiàn)場路況作必要調(diào)整。

c）熱拌瀝青混合料攤鋪按施工規(guī)范控制，在超薄磨耗層改性瀝青噴灑后再進(jìn)行，完畢后用加熱后的熨平板進(jìn)行整平。

d）超薄磨耗層應(yīng)在施工前確定施工的寬度與松鋪厚度等參數(shù)。

2.2.3 碾壓

超薄磨耗層應(yīng)在路面溫度不超過90℃時(shí)進(jìn)行碾壓，采用9～12 t雙鋼輪壓路機(jī)。因橋面鋪裝的特殊性，超薄瀝青磨耗層有較高的平整度要求，碾壓后不得有輪跡裂縫、推擠、油斑、油包、離析等。

3 原材料與配合比

3.1 瀝青

平榆高速公路交通量屬重載交通，超薄罩面磨耗層SBS改性瀝青技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范，因此采用特種高黏高彈性聚合物改性瀝青，技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 瀝青技術(shù)性質(zhì)

3.2 乳化瀝青

超薄瀝青磨耗層與原有橋面鋪裝層之間撒布NovaBond黏層油（SBS改性乳化瀝青），撒布量0.8～1.0 kg/m2。技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 乳化瀝青技術(shù)性質(zhì)

3.3 阻燃劑

阻燃劑應(yīng)具有較好的阻燃效果，摻量依據(jù)產(chǎn)品說明且結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果確定。

3.4 粗集料

粗集料采用耐磨、與瀝青黏附性較好的石灰?guī)r，其技術(shù)性質(zhì)見表4。

表4 粗集料的技術(shù)性質(zhì)

3.5 細(xì)集料

細(xì)集料采用石灰?guī)r機(jī)制砂，其技術(shù)性質(zhì)見表5。

表5 細(xì)集料的技術(shù)性質(zhì)

3.6 礦粉

礦粉采用石灰?guī)r碎石自行加工生產(chǎn)的石灰?guī)r礦粉，其技術(shù)性質(zhì)見表6。

表6 礦粉技術(shù)性質(zhì)

3.7 混合料

橋面養(yǎng)護(hù)超薄瀝青磨耗層混合料采用設(shè)計(jì)要求級(jí)配范圍作為各瀝青混合料施工配合比設(shè)計(jì)時(shí)控制的依據(jù)，參考《高韌超薄磨耗層技術(shù)要求》與路面施工技術(shù)規(guī)范，采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)法進(jìn)行級(jí)配設(shè)計(jì)，油石比為7.6%，級(jí)配見表7。

表7 超薄瀝青磨耗層級(jí)配

4 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

4.1 精銑刨

銑刨完成后，采用三米直尺、塞尺、構(gòu)造深度儀對(duì)銑刨效果進(jìn)行測試，采用拉拔試驗(yàn)對(duì)界面處治效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，測試結(jié)果見表8，精銑刨與常規(guī)工藝處治對(duì)比見表9。

表8 精銑刨應(yīng)用效果

表9 精銑刨與常規(guī)工藝效果對(duì)比 MPa

由表8可知，銑刨測試結(jié)果符合技術(shù)要求，原橋面鋪裝上面層瀝青AC-13可與超薄磨耗層產(chǎn)生良好的黏結(jié)效果。由表9可知，相比于未經(jīng)處治的原橋面鋪裝上面層，常規(guī)工藝的拉拔強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度高出25%、48%；精銑刨工藝的拉拔強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度高出50%、87%，說明精銑刨工藝可顯著提升界面黏結(jié)效果。

4.2 超薄磨耗層

通過室內(nèi)試驗(yàn)評(píng)價(jià)超薄磨耗層的路用性能，其中高溫穩(wěn)定性通過車轍試驗(yàn)評(píng)價(jià)，水穩(wěn)定性能通過肯塔堡飛散試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)評(píng)價(jià)，抗疲勞性能通過四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)評(píng)價(jià)，測試結(jié)果見表10。

表10 超薄磨耗層路用性能測試結(jié)果

由表10可知，超薄瀝青磨耗層擁有良好的路用性能，其中抗疲勞性能遠(yuǎn)高于技術(shù)要求。

5 試驗(yàn)段應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

項(xiàng)目投入使用后1年，采用多功能檢測車對(duì)橋面相應(yīng)參數(shù)再次測試，結(jié)果見表11。

表11 使用后技術(shù)評(píng)定

由表11可知，施工后及使用1年后，所有參數(shù)均高于原橋面鋪裝，在使用后性能降幅均不超過1%，未發(fā)生明顯衰減，因此驗(yàn)證了超薄瀝青磨耗層良好的使用性能與耐久性。

6 結(jié)語

a）根據(jù)寶塔山隧道平榆方向路面“精銑刨+超薄瀝青磨耗層”成功應(yīng)用，從銑刨、超薄磨耗層的設(shè)備、攤鋪、碾壓提出了在橋面鋪裝處治應(yīng)用的方案。

b）根據(jù)超薄罩面磨耗層的技術(shù)要求提出了級(jí)配。

c）經(jīng)測試，銑刨結(jié)果符合技術(shù)要求，可與超薄磨耗層產(chǎn)生良好的黏結(jié)效果。精銑刨工藝可顯著提升界面黏結(jié)效果，相比于未經(jīng)處治的原橋面鋪裝上面層，常規(guī)工藝的拉拔強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度高出25%、48%，精銑刨工藝的拉拔強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度高出50%、87%。

d）經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證，超薄瀝青磨耗層擁有良好的路用性能。

e）施工后及使用1年后，所有路面技術(shù)參數(shù)均高于原橋面鋪裝，在使用后性能降幅均不超過1%，未發(fā)生明顯衰減，說明超薄瀝青磨耗層良好的使用性能與耐久性。